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C# 執行緒同步與執行緒池淺析

黄舟

Mar 03, 2017 pm 01:34 PM

C# 執行緒同步與執行緒池

範例很簡單，準備5個執行緒，每個執行緒同時向控制台輸出數字，然後觀察輸出結果。

程式碼說明：

////執行緒清單

private static List<Thread> _threadList;
 
 
        static voidMain(string[] args)
        {
            Program._threadList= new List<Thread>();
            ////附加5个线程
            for (inti = 0; i < 5; i++)
            {
                Program.AppendThread();
            }
 
            ////开始执行所有测试线程
            Program.ExecuteThread();
 
            ////按任意键退出
            Console.ReadLine();
        }
 
        /// <summary>
        /// 将新的测试线程附加到测试线程列表，线程执行逻辑就是输出10个数字
/// 注意初始化的时候设置为后台线程了，这样可以保证主线程退出的时候其他线/// 程自动退出
        /// </summary>
        public staticvoid AppendThread()
        {
            Program._threadList.Add(newThread(new ThreadStart(
                () =>
                {
                   for (int i = 0; i < 10; i++)
                   {
                       Console.WriteLine(i);
                   }
                })){ IsBackground = true });
        }
 
        /// <summary>
        /// 开始执行所有测试线程
        /// </summary>
        public staticvoid ExecuteThread()
        {
            foreach(Thread t in _threadList)
            {
                t.Start();
            }
        }

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觀察執行結果，我們可以看到結果如下：

根據結果(數字的輸出是不規則的)可知，執行緒之間發生了乾擾。策略就是，加一個同步成員來進行線程同步：

   /// <summary>
        /// 多线程同步的对象
        /// </summary>
        private static object _syncObj = new object();
另外，在线程执行的地方加锁：
Program._threadList.Add(newThread(new ThreadStart(
                () =>
                {
                    lock (_syncObj)
                    {
                        for (int i = 0; i < 10;i++)
                        {
                            Console.WriteLine(i);
                        }
                    }
 
                })) { IsBackground = true });

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觀察結果：

可以看到透過Lock關鍵字，對一個多執行緒同步的變數加鎖的確可以使得執行緒同步。

現在看一下第二種方式：

使用monitor關鍵字進行同步，程式碼：

Monitor.Enter(_syncObj);
                   try
                   {
                       for (int i = 0; i < 10; i++)
                       {
                            Console.WriteLine(i);
                       }
                   }
                   finally {
                       Monitor.Exit(_syncObj);
                   }

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檢視結果，會發現執行緒已經同步了。

第三種方式：

現在讓我們重構一下程式碼，新建一個ThreadManager的類，把類別的職責都搬進去：

class ThreadManager
    {
        /// <summary>
        /// 线程列表
        /// </summary>
        private staticList<Thread> _threadList;
 
        staticThreadManager()
        {
           _threadList = new List<Thread>();
        }
 
        /// <summary>
        /// 附加新线程
        /// </summary>
        public staticvoid AppendThread()
        {
            ThreadManager._threadList.Add(newThread(new ThreadStart(
                () =>
                {
                   for (int i = 0; i < 10; i++)
                   {
                       Console.WriteLine(i);
                   }
 
                })){ IsBackground = true });
        }
 
        /// <summary>
        /// 开始执行所有线程
        /// </summary>
        public staticvoid ExecuteThread()
        {
            foreach(Thread t in _threadList)
            {
                t.Start();
            }
        }
    }

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Main函數呼叫的程式碼做對應的改變：

static voidMain(string[] args)
        {
            ////附加5个线程
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                ThreadManager.AppendThread();
            }
 
            ////开始测试
            ThreadManager.ExecuteThread();
 
            ////按任意键继续
            Console.ReadLine();
        }

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由於沒有對執行緒同步做任何處理，結果肯定可以猜到，執行緒是不同步的：

現在對ThreadManager這個類別加上特性：[Synchronization]，再運行之，發現線程同步了，這就是線程同步的第四種方案，用起來很簡單，但是首先它要求執行邏輯都放在一個類別中，由於它可以確保這個類別中的所有方法都是線程安全的，因此它的性能相對低效。

執行緒同步還有方法嗎？答案是肯定的，那就是第四種方法—線程池。

現在來看看如何用執行緒池來實作：

  static void Main(string[]args)
        {
/////定义一个waitCallback对象，并定义它的行为，就是向控制台输出十个数字同时可以传递/////一个参数(这个参数是可选的)
                       WaitCallback work = new WaitCallback((o)=>
            {
                for(int i = 0; i < 10; i++)
                {
                   Console.WriteLine(i);
                }
            });
 
            ////执行5次
            for (inti = 0; i < 5; i++)
            {
/////如果这里需要传递参数，可以调用另一个重载方法
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(work);
            }
 
            ////按任意键继续
            Console.ReadLine();
        }

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這樣就完成了剛剛的邏輯嗎？是的，運行之後我們可以看到結果，執行緒是同步的。

多執行緒還帶來了哪些好處？